生态系统营养信息辨析

王鹤颖 张 敏 周长发

（南京师范大学生命科学学院 江苏南京 210023）

1 引言

不少文献讨论过生态系统信息的类型与传递方式。多数都认为生态系统中的信息可分为物理（如光、磁、温、振动、声音等）、化学（如动物体外激素、植物发出的次生物质等）、行为（动物的活动，如蜜蜂跳舞、孔雀开屏）和营养信息四类。前两类信息相对容易理解，因为它们都有明确的信号发出者、信号本身或介质、信号接受者。虽然对具体的行为信息是否可归入物理或化学信息有争论，如开屏的雄孔雀吸引雌孔雀的到底是它的动作，还是它动作所造成的物理性信息（如光线变化、声音）或化学信息（性外激素）有争论。但无论如何，这里的信号发出者（雄孔雀）、介质（动作或光线）与接受者（雌孔雀）仍然较易识别。假定雄孔雀不在繁殖期，不主动向雌孔雀发出任何信息，就可认为它们之间没有信息传递。

然而，在讨论营养信息时，不同文献对此有不同的定义，但却都没有明确它的信息主动发出者、介质与接受者，从而给准确理解营养信息造成一定的困难，有必要辨析。

2 对营养信息的不同定义和例证

不同文献对营养信息的定义与例证主要可分为以下三类。

2.1 认为营养信息就是营养状况

如苏教版高中生物教材对营养信息的定义为:“生态系统中以食物或养分传递的信息称为营养信息，包括食物的数量等，如生态系统中的食物链和食物网就是生物的营养信息系统。”

林育真（2004）以及孙振钧和王冲（2007）认为，营养信息是指环境中的食物及营养状况。在生态系统中，环境中的食物及营养状况会引起生物的生理、生化及行为的变化。食物链就是一个生物的营养信息系统，各种生物通过营养信息关系联系成一个相互依存和相互制约的整体。

2.2 认为营养信息是营养状况的改变

北师大版高中生物教材对营养信息的定义为:营养状况和环境中食物的改变会引起生物在生理、生化和行为上的变化，这些变化所产生的信息称为营养信息。例如，被捕食者的体重、肥瘦、数量是捕食者取食的依据。

王让会（2011）提到:“营养信息是由外界营养物质数量的变化而导致生理代谢变化产生的一类信息，这类信息通过食物链传递或生物体营养状况及生物种群繁殖等表现出来。”

丁圣彦（2004，2014）提出:“营养信息就是在食物链中某一营养级的生物由于种种原因而变少了，另一营养级的生物就发出信号，同级生物感知这个信号就进行迁移以适应新的环境。”

曹凑贵和展茗（2015）将营养信息认定为:“在生态系统中环境中的食物及营养状况会引起生物的生理、生化及行为的变化，如食物短缺会引起生物迁徙；植物叶色是草食动物取食的信息；被捕食者的体重、肥瘦、数量是捕食者取食的依据。”

2.3 认为营养信息是营养信息系统

浙科版高中生物教材（课外选读部分）对营养信息定义如下:食物链和食物网是生态系统中生物的营养信息系统。牧区的载畜量是由草原牧草的生长量决定的，牧草提供畜牧业的营养信息。

李博（2000）提出:“在生态系统中生物的食物链就是一个生物的营养信息系统，各种生物通过营养信息关系联系成一个相互依存和相互制约的整体。”

3 现有营养信息定义的不足

综合以上观点，可以看出，普遍认为生态系统中的营养或营养状况、营养状况的改变就是营养信息，如食物短缺、植物叶色、被捕食者的体重、肥瘦、数量及其变化等。然而，这些定义都有明显不足，主要表现在以下三方面。

3.1 被捕食者不会主动发送信息

在物理、化学信息例证中，信息都有一个明确的主动发送者，如雄蛾向环境中发送性外激素。而众所周知，对于被捕食者而言，为避免被捕食的命运，它们会千方百计地隐藏自己而不会主动向环境发出信号或信息，保护色、拟态等是此方面最典型的代表。草原上的牛羊会对捕食者敬而远之、惟恐避之不及，更不会主动发送信息。

3.2 营养信息介质不明

即使被捕食者被动地发出了营养信息，根据定义，它只是营养的状态，没有具体的物理、化学性介质。即使是营养的改变（如草量减少、牛羊瘦弱）也是在一个相对较长的时间内改变的，不会像昙花开放一样明显，从而引起其他生物的注意。极端地说，如果某年天气不好或动物改变迁移路变，某地没有出现一只牛羊，这怎么可能会向捕食者发出信号呢？

3.3 捕食者如何判断信息

除人以外的生物是不会分析、判断、对比的。所以，即使营养状况发生了改变，捕食者也不会从中得出什么“信息”。如假定某地的牛羊少了，捕食者（设想只有狮子）不会从中得到或获取出什么有价值的信息，更谈不上采取什么对策的。由于营养状况的减少，它们只会“被动”地接受自然选择的作用，被自然淘汰掉一部分个体而不是主动杀死部分同类个体或迁移到别处。这正是自然选择理论的核心。只有人才会主动地分析利用信息、改变和适应环境。

4 营养信息的真正含义

由上可以看出，生态系统中的营养信息与其他信息明显不同。那么它到底是什么呢？生态系统中的信息概念是Wiener（1948）和MacArthur（1955）引入的。他们对“信息”的定义为“负熵”，是一个抽象的、表达系统有序程度、组织程度的概念:“正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量，一个系统的熵就是它的无组织程度的度量；前者正好是后者的负数。”钟义信（1986）将信息定义为“泛指以任何形式表现的事物运动的状态和方式，包括它的内部结构的状态和方式，以及外部联系的状态和方式”。Odum（1983）提到:从数量上来看，假设100单位的食草动物能量产生出1单位的捕食动物能量，这意味着捕食动物的能量品质是食草动物的100倍。这里的“能量品质”在某种程度上就可看作是“信息”，它可以在营养级之间相互反馈。

正由于信息是抽象的概念，就不能识别为具体的物质性的信息。这可能是众多文献对营养信息说不清、道不明的根本原因。实际上，信息独立于物质与能量，是用来描述系统成分之间相互作用的机制性总体概念。

5 结论

从原义上，生态系统中的信息与物质、能量一样，都是用来描述生态系统保持稳定性、开放性、网络化、层次性、相互作用的抽象概念，不能认定为具体的信号性、物质性介质。很多文献正是由于没有注意到此点，从而产生出一定的误解和误用情况。对生态系统信息的准确理解和把握可有助于理解生态系统的反馈机制和不同成分之间的双向作用。这个概括、抽象出来的有点哲学意味的“信息”概念虽然理解上有一定的困难，但却可能是训练学生从实到虚、从具象到抽象、从形而下学到形而上学的很好素材。